脳内の神経伝達物質を検出するナノプローブの開発

03年2023月XNUMX日 (Nanowerkニュース) 動物の脳は、神経伝達物質を介して互いに通信することにより、感情の処理、学習、判断などの複雑なタスクを実行する何百億ものニューロンまたは神経細胞で構成されています。 これらの小さなシグナル伝達分子は、ニューロン間で拡散 (高濃度領域から低濃度領域へ移動) し、化学メッセンジャーとして機能します。 科学者たちは、この拡散運動が脳の優れた機能の中心にあると考えています。 したがって、彼らは、アンペロメトリー法とマイクロダイアリシス法を使用して脳内での放出を検出することにより、特定の神経伝達物質の役割を理解することを目指してきました。 しかし、これらの方法では十分な情報が得られないため、より優れたセンシング技術が必要です。 この目的のために、科学者は、タンパク質プローブが特定の神経伝達物質を検出すると蛍光強度を変化させる光学イメージング法を開発しました。 最近、日本の芝浦工業大学の吉見康夫教授が率いる研究者グループが、この考えを前進させました。 彼らは、特定の神経伝達物質 (セロトニン、ドーパミン、およびアセチルコリン) を検出するためのプローブとして機能する蛍光分子インプリント ポリマー ナノ粒子 (fMIP-NP) の合成に成功しました。 特に、そのようなプローブの開発は、これまで困難であると考えられてきました。 ジャーナルに掲載された彼らの画期的な仕事 ナノマテリアル (「表面密度が調節された固定化テンプレートを使用した、高い選択性で小さな神経伝達物質を感知する蛍光分子インプリントポリマーナノ粒子の合成」). セロトニン、ドーパミン、アセチルコリンなどの特定の小さな神経伝達物質を検出するためのプローブとして機能する蛍光分子インプリント高分子ナノ粒子 (fMIP-NP) を合成しました。 （画像：SIT 吉見康夫教授） fMIP-NP合成の基礎を簡単に説明する吉見教授。 「それには複数のステップが含まれます。 まず、検出対象の神経伝達物質をガラスビーズ表面に固定します。 次に、さまざまな機能 (検出、架橋、蛍光) を持つモノマー (ポリマーのビルディング ブロック) がビーズの周りで重合し、神経伝達物質を包み込みます。 次に、得られたポリマーを洗い流し、神経伝達物質の構造が空洞として刻印されたナノ粒子を取得します。 特定のキーのみがロックを開くことができるように、ターゲットの神経伝達物質のみに適合します。 したがって、fMIP-NP は脳内の対応する神経伝達物質を検出できます。」 ターゲットの神経伝達物質が空洞内に収まると、fMIP-NP が膨張して大きくなります。 研究者らは、これにより蛍光モノマー間の距離が広がり、蛍光を抑制する自己消光を含む相互の相互作用が減少することを示唆しています。 その結果、蛍光強度が増強され、神経伝達物質の存在が示されます。 研究者らは、fMIP-NP合成中にガラスビーズ表面の神経伝達物質密度を調整することにより、検出の選択性を改善しました。 さらに、神経伝達物質を固定するための材料の選択は、検出の特異性に重要な役割を果たすことがわかりました。 研究者らは、神経伝達物質であるセロトニンとドーパミンをガラスビーズ表面に付着させるには、混合シランの方が純粋なシランよりも優れていることを発見しました。 混合シランを使用して合成された fMIP-NP は、セロトニンとドーパミンを特異的に検出しました。 対照的に、純粋なシランを使用して合成されたものは、非標的神経伝達物質に応答する非特異的な fMIP-NP をもたらし、それらをセロトニンおよびドーパミンとして誤って識別しました。 同様に、ポリ ([2-(メタクリロイルオキシ) エチル] トリメチルアンモニウム クロリド (METMAC)-co-メタクリルアミド) は神経伝達物質アセチルコリンの有効なダミー テンプレートであることがわかりましたが、METMAC ホモポリマーはそうではありませんでした。 前者はアセチルコリンを選択的に検出する fMIP-NP を生成しましたが、後者は応答しないナノ粒子をもたらしました。 これらの結果は、脳内で放出される神経伝達物質の選択的検出における fMIP-NP の実現可能性を示しています。 「この新しい技術で脳を画像化すると、神経伝達物質の拡散と脳の活動との関係が明らかになる可能性があります。 これは、神経疾患の治療や、人間の脳機能を模倣する高度なコンピューターの作成にも役立ちます」と、革新的な研究に熱心な吉見教授は述べています。

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• Platoblockchain。 Web3メタバースインテリジェンス。 知識の増幅。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62497.php